Published May 16, 2022
| Version v1
Publication
Open
Genome-wide association study reveals novel quantitative trait loci and candidate genes of lint percentage in upland cotton based on the CottonSNP80K array
Creators
- 1. Shandong Academy of Agricultural Sciences
- 2. Ministry of Agriculture and Rural Affairs
- 3. Cotton Research Institute
- 4. Chinese Academy of Agricultural Sciences
Description
Thirty-four SNPs corresponding with 22 QTLs for lint percentage, including 13 novel QTLs, was detected via GWAS. Two candidate genes underlying this trait were also identified. Cotton (Gossypium spp.) is an important natural textile fiber and oilseed crop cultivated worldwide. Lint percentage (LP, %) is one of the important yield components, and increasing LP is a core goal of cotton breeding improvement. However, the genetic and molecular mechanisms underlying LP in upland cotton remain unclear. Here, we performed a genome-wide association study (GWAS) for LP based on 254 upland cotton accessions in four environments as well as the best linear unbiased predictors using the high-density CottonSNP80K array. In total, 41,413 high-quality single-nucleotide polymorphisms (SNPs) were screened, and 34 SNPs within 22 quantitative trait loci (QTLs) were significantly associated with LP. In total, 175 candidate genes were identified from two major genomic loci (GR1 and GR2), and 50 hub genes were identified through GO enrichment and weighted gene co-expression network analysis. Two candidate genes (Gh_D01G0162 and Gh_D07G0463), which may participate in early fiber development to affect the number of fiber protrusions and LP, were also identified. Their genetic variation and expression were verified by linkage disequilibrium blocks, haplotypes, and quantitative real-time polymerase chain reaction, respectively. The weighted gene interaction network analysis showed that the expression of Gh_D07G0463 was significantly correlated with that of Gh_D01G0162. These identified SNPs, QTLs and candidate genes provide important insights into the genetic and molecular mechanisms underlying variations in LP and serve as a foundation for LP improvement via marker-assisted breeding.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تم اكتشاف أربعة وثلاثين SNPs المقابلة لـ 22 QTLs لنسبة النسالة، بما في ذلك 13 QTLs جديدة، عبر GWAS. كما تم تحديد اثنين من الجينات المرشحة الكامنة وراء هذه السمة. القطن (Gossypium spp.) هو من ألياف النسيج الطبيعية الهامة ومحصول البذور الزيتية المزروعة في جميع أنحاء العالم. تعد نسبة النسالة (LP، ٪) أحد مكونات الغلة المهمة، وزيادة نسبة النسالة هي الهدف الأساسي لتحسين تربية القطن. ومع ذلك، لا تزال الآليات الوراثية والجزيئية الكامنة وراء البزل القطني في القطن المرتفع غير واضحة. هنا، أجرينا دراسة ارتباط على مستوى الجينوم (GWAS) لـ LP بناءً على 254 ملحقًا من القطن المرتفع في أربع بيئات بالإضافة إلى أفضل التنبؤات الخطية غير المتحيزة باستخدام مصفوفة CottonSNP80K عالية الكثافة. في المجموع، تم فحص 41,413 تعدد أشكال النوكليوتيدات الأحادية عالية الجودة (SNPs)، وارتبط 34 تعدد أشكال النوكليوتيدات الأحادية ضمن 22 موقعًا كميًا (QTLs) بشكل كبير مع LP. في المجموع، تم تحديد 175 جينًا مرشحًا من موقعين جينوميين رئيسيين (GR1 و GR2)، وتم تحديد 50 جينًا مركزيًا من خلال إثراء GO وتحليل شبكة التعبير المشترك الجيني المرجح. كما تم تحديد اثنين من الجينات المرشحة (Gh_D01G0162 و Gh_D07G0463)، والتي قد تشارك في التطور المبكر للألياف للتأثير على عدد نتوءات الألياف و LP. تم التحقق من تباينها الجيني وتعبيرها من خلال كتل اختلال التوازن، والأنماط الفردانية، وتفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي، على التوالي. أظهر تحليل شبكة التفاعل الجيني المرجح أن تعبير Gh_D07G0463 كان مرتبطًا بشكل كبير بتعبير Gh_D01G0162. توفر هذه الجينات المحددة SNPs و QTLs والجينات المرشحة رؤى مهمة حول الآليات الوراثية والجزيئية الكامنة وراء الاختلافات في LP وتعمل كأساس لتحسين LP عن طريق التكاثر بمساعدة العلامات.Translated Description (French)
Trente-quatre SNP correspondant à 22 QTL pour le pourcentage de peluches, dont 13 nouveaux QTL, ont été détectés via GWAS. Deux gènes candidats sous-jacents à ce trait ont également été identifiés. Le coton (Gossypium spp.) est une importante culture de fibres textiles naturelles et d'oléagineux cultivée dans le monde entier. Le pourcentage de peluches (LP, %) est l'une des composantes importantes du rendement, et l'augmentation du LP est un objectif essentiel de l'amélioration de la sélection du coton. Cependant, les mécanismes génétiques et moléculaires sous-jacents à la LP dans le coton des hautes terres restent incertains. Ici, nous avons réalisé une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) pour la LP basée sur 254 accessions de coton des hautes terres dans quatre environnements ainsi que les meilleurs prédicteurs linéaires non biaisés en utilisant le réseau CottonSNP80K à haute densité. Au total, 41 413 polymorphismes mononucléotidiques (SNP) de haute qualité ont été dépistés, et 34 SNP dans 22 locus de caractères quantitatifs (QTL) ont été significativement associés à la LP. Au total, 175 gènes candidats ont été identifiés à partir de deux loci génomiques majeurs (GR1 et GR2), et 50 gènes hub ont été identifiés grâce à l'enrichissement en GO et à l'analyse du réseau de co-expression des gènes pondérés. Deux gènes candidats (Gh_D01G0162 et Gh_D07G0463), qui peuvent participer au développement précoce des fibres pour affecter le nombre de protubérances des fibres et la LP, ont également été identifiés. Leur variation génétique et leur expression ont été vérifiées par des blocs de déséquilibre de liaison, des haplotypes et une réaction quantitative en chaîne de la polymérase en temps réel, respectivement. L'analyse du réseau d'interaction génétique pondéré a montré que l'expression de Gh_D07G0463 était significativement corrélée à celle de Gh_D01G0162. Ces SNP, QTL et gènes candidats identifiés fournissent des informations importantes sur les mécanismes génétiques et moléculaires sous-jacents aux variations de la LP et servent de base à l'amélioration de la LP via la sélection assistée par marqueurs.Translated Description (Spanish)
Treinta y cuatro SNP correspondientes a 22 QTL para el porcentaje de pelusa, incluidos 13 nuevos QTL, se detectaron a través de GWAS. También se identificaron dos genes candidatos subyacentes a este rasgo. El algodón (Gossypium spp.) es un importante cultivo natural de fibras textiles y oleaginosas cultivado en todo el mundo. El porcentaje de pelusa (LP, %) es uno de los componentes importantes del rendimiento, y aumentar el LP es un objetivo central de la mejora del mejoramiento del algodón. Sin embargo, los mecanismos genéticos y moleculares subyacentes a la LP en el algodón de tierras altas siguen sin estar claros. Aquí, realizamos un estudio de asociación de todo el genoma (GWAS) para LP basado en 254 accesiones de algodón de tierras altas en cuatro entornos, así como los mejores predictores lineales imparciales utilizando la matriz CottonSNP80K de alta densidad. En total, se examinaron 41,413 polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) de alta calidad, y 34 SNP dentro de 22 loci de rasgos cuantitativos (QTL) se asociaron significativamente con LP. En total, se identificaron 175 genes candidatos de dos loci genómicos principales (GR1 y GR2), y se identificaron 50 genes hub a través del enriquecimiento GO y el análisis de la red de coexpresión génica ponderada. También se identificaron dos genes candidatos (Gh_D01G0162 y Gh_D07G0463), que pueden participar en el desarrollo temprano de la fibra para afectar el número de protuberancias de fibra y LP. Su variación genética y expresión se verificaron mediante bloques de desequilibrio de ligamiento, haplotipos y reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa en tiempo real, respectivamente. El análisis de la red de interacción génica ponderada mostró que la expresión de Gh_D07G0463 se correlacionó significativamente con la de Gh_D01G0162. Estos SNP, QTL y genes candidatos identificados proporcionan información importante sobre los mecanismos genéticos y moleculares que subyacen a las variaciones en LP y sirven como base para la mejora de LP a través de la reproducción asistida por marcadores.Files
latest.pdf.pdf
Files
(3.2 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:bc4092bba5c9dcb983fa9cb7f9456d29
|
3.2 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تكشف دراسة الارتباط على مستوى الجينوم عن مواضع السمات الكمية الجديدة والجينات المرشحة لنسبة الوبر في قطن المرتفعات بناءً على مصفوفة CottonSNP80K
- Translated title (French)
- Une étude d'association à l'échelle du génome révèle de nouveaux loci de caractères quantitatifs et des gènes candidats de pourcentage de peluches dans le coton des hautes terres sur la base du réseau CottonSNP80K
- Translated title (Spanish)
- El estudio de asociación de todo el genoma revela nuevos loci de rasgos cuantitativos y genes candidatos de porcentaje de pelusa en algodón de tierras altas basado en la matriz CottonSNP80K
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4280541070
- DOI
- 10.1007/s00122-022-04111-1
References
- https://openalex.org/W1019309252
- https://openalex.org/W1553609806
- https://openalex.org/W1966327575
- https://openalex.org/W1969401581
- https://openalex.org/W1971798720
- https://openalex.org/W1975625114
- https://openalex.org/W1976182511
- https://openalex.org/W1979160073
- https://openalex.org/W1981206019
- https://openalex.org/W1995359382
- https://openalex.org/W1995576898
- https://openalex.org/W2000677758
- https://openalex.org/W2018145907
- https://openalex.org/W2021085327
- https://openalex.org/W2029426084
- https://openalex.org/W2033611197
- https://openalex.org/W2039487649
- https://openalex.org/W2045639680
- https://openalex.org/W2061365215
- https://openalex.org/W2083047609
- https://openalex.org/W2093776734
- https://openalex.org/W2100305481
- https://openalex.org/W2110591857
- https://openalex.org/W2133059676
- https://openalex.org/W2137797806
- https://openalex.org/W2157752701
- https://openalex.org/W2161339576
- https://openalex.org/W2162530578
- https://openalex.org/W2225294570
- https://openalex.org/W2252512272
- https://openalex.org/W2292474197
- https://openalex.org/W2346653361
- https://openalex.org/W2470251081
- https://openalex.org/W2472030734
- https://openalex.org/W2521999192
- https://openalex.org/W2536610801
- https://openalex.org/W2568189433
- https://openalex.org/W2576328141
- https://openalex.org/W2583306324
- https://openalex.org/W2586057500
- https://openalex.org/W2597303766
- https://openalex.org/W2601353011
- https://openalex.org/W2621699315
- https://openalex.org/W2749418351
- https://openalex.org/W2774451620
- https://openalex.org/W2790957907
- https://openalex.org/W2792775460
- https://openalex.org/W2807560965
- https://openalex.org/W2828403839
- https://openalex.org/W2884490695
- https://openalex.org/W2888730791
- https://openalex.org/W2889211320
- https://openalex.org/W2904170237
- https://openalex.org/W2911085117
- https://openalex.org/W2912227932
- https://openalex.org/W2921474111
- https://openalex.org/W2936364335
- https://openalex.org/W2939314191
- https://openalex.org/W2969493203
- https://openalex.org/W2972404025
- https://openalex.org/W2987773527
- https://openalex.org/W2990542735
- https://openalex.org/W3000982480
- https://openalex.org/W3011912056
- https://openalex.org/W3015258461
- https://openalex.org/W3036319490
- https://openalex.org/W3092538868
- https://openalex.org/W3113467450